5. SPECIFIČNI OBLICI EKOLOŠKOG RIZIKA NASTALI DEJSTVOM ... · 5.1. ZEMLJOTRESI U svetu postoje područja koja su podložna dejstvu jakih zemljotresa, tako da milioni ljudi žive

POGLAVLJE 5

157

5. SPECIFIČNI OBLICI EKOLOŠKOG RIZIKA NASTALI DEJSTVOM PRIRODNIH IZVORA OPASNOSTI Prirodni izvori opasnosti, pri proceni ekološkog rizika, se posmatraju kao

procesi koji dovode do izmenjenih fizičkih stanja sredine koji su rezultat iznenadnih događaja koji se svrstavaju u prirodne nepogode i/ili prirodne katastrofe. U stručnoj i naučnoj literaturi se pristupa definisanju pojma prirodna nepogoda i prirodna katastrofa u zavisnosti od stepena nastale štete i/ili broja poginulih.

Prirodne nepogode mogu biti implementirane u elementarne nepogode. Treba naglasiti da elementarne nepogode pored toga što obuhvataju široki spektar prirodnih nepogoda mogu sadržati i antropogene nepogode poput tehničko-tehnoloških. S obzirom da elementarne nepogode su uzrokovane i prirodnim i antropogenim nepogodama događaji koji iste iniciraju dovode do šteta većih razmera. Zajednička karakteristika prirodnih i elementarnih nepogoda je iznenadnost pojavljivanja i nedovoljni kapacitet lokalne zajednice da na njih odgovori bez pomoći.

U skladu sa definicijom UN (UNISDR, 2004), prirodna nepogoda predstavlja ozbiljno narušavanje funkcionisanja zajednice ili društva usled dejstva događaja, procesa ili fenomena koji su rezultat prirodnih procesa koji prouzrokuju ljudske, materijalne, ekonomske ili ekološke gubitke koji prevazilaze mogućnost pogođene zajednice ili društva da ih prevaziđe sopstvenim resursima. Ujedinjene nacije su 2009. prirodne nepogode definisale kao iznenadne događaje nastale usled intenzivnih prirodnih procesa koji prekidaju odvijanje redovnih životnih aktivnosti, uzrokuju žrtve, gubitak ili štetu imovine u meri koja prevazilazi sposobnost zajednice da ih sama otkloni bez pomoći (UNSDR, 2009).

Katastrofa je destruktivna nepogoda velikih razmera i javlja se kao rezultat prirodnih ili prirodno-antropogenih procesa i koja se u međunarodnoj bazi podataka o nepogodama (EM-DAT – Emergency Events Database), registruje i ima odlike katastrofe kada ispuni barem jednu od sledećih kriterijuma, a to su 10 ili više poginulih, 100 ljudi pogođenih nepogodom, ako je bilo proglašno vanredno stanje i/ili ako je postojao poziv za međunarodnu pomoć. Pojedini autori (Tobin i Montz (1997)) navode da katastrofa nastaje kada ima ili 500 žrtava ili 10 miliona dolara štete, ali i naglašavaju da za manje zajednice i daleko manje žrtve i štete znače katastrofu. U literaturi se koristi i sledeća definicija katastrofa: Katastrofa predstavlja nepogodu koja svojim delovanjem izaziva veliki broj ljudskih žrtava (preko 10.000) i značajno ugrožavanje materijalnih dobara (Đarmati, Aleksić, 2004).

Prirodni izvori opasnosti koji dovode do ugrožavanja životne sredine posmatraju se u korelaciji uticaja prirodnih nepogoda do kojih dolazi kao rezultat kolizije između prirodnih i socioekonomskih procesa (Wisner et al, 2004) koji su višestruki. Sa jedne strane prirodni procesi određene jačine pogađaju ljudske zajednice, dok sa druge strane, ljudi svojim aktivnostima (pre svega urbanizacijom, različitom gustinom naseljenosti, stepenom zaštite prirodih resursa i slično) utiču na svoje okruženje na način da mogu da povećaju učestalost pojave prirodnih procesa i

EKOLOŠKI RIZIK POGLAVLJE 5

158

time povećaju stepen svoje ranjivosti s obzirom na efekte koje su izazvali.

Prirodne nepogode kao izvori opasnosti koji se posmatraju u funkciji formiranja rizika mogu se svrstati u grupu primarnih opasnosti (hazarda) čija klasifikacija može da se izvrši ukoliko se kao kriterijum koristi njihovo poreklo (tabela 5.1)

Tabela 5.1- Klasifikacija hazarda prema poreklu

POREKLO HAZARDA PRIMARNI HAZARDI zemljotres

Geološko vulkanske aktivnosti

poplave klizišta Hidrološko cunami

oluje, tropske oluje ekstremne temperature

magla tropski ciklon

suša otapanje glečera

Meteorološko-

Klimatološko

šumski požari bolesti Biološko

invazije štetočina

Statistički podaci pokazuju da su najčešće prirodne nepogode: poplave (40%), tropski cikloni (20%), zemljotresi (15%) i suše (15%) (Gavrilović, Lj. 2007).(Slika 5.1.).

Slika 5.1 - Prikaz broja katastrofalnih događaja, u periodu od 1975. do 2005. godine

Očekuje se da će u bliskoj budućnosti učestalo pojavljivanje nepredvidivih katastrofa, uzrokovano klimatskim promenama dovest do značajne povredivosti kako ljudske zajednice tako i ekološkog prostora. Ovu tezu potvrđuje činjenica da je u 2014. godini zadržan trend velikog broja registrovanih prirodnih katastrofa (ukupno registrovano 324). Iako se radi o blagom padu broja prirodnih katastrofa u jednoj godini u poređenju sa periodom 2004. – 2013. (prosečno registrovano 384) broj od 324 prirodnih katastrofa u jednoj godini još uvek predstavlja visok prosek. U 2014. godini je od prirodnih katastrofa ukupno poginulo 7,823 ljudi, a 140,8 miliona ljudi su pretrpeli određenu štetu. Hidrološke katastrofe (ukupno 153) i dalje zauzimaju najveći broj od ukupnog broja prirodnih katastrofa u 2014. godini (47,2%), a zatim slede meteorološke katastrofe (36,4% odnosno ukupno 118),

POGLAVLJE 5 Specifični oblici ekološkog rizika nastali dejstvom prirodnog izvora opasnosti

159

geofizičke katastrofe (9,9% odnosno 32), i klimatske promene (6,5% odnosno ukupno 21).(Guha-Sapir, D., Hoyois, P., i Below, R.: „Annual Disaster Statistical Review 2014 – The numbers and trends“, Centre for Research on the Epidemiology of Disasters (CRED), September 2015.)

Slika 5.2.- Rizici od prirodnih nepogoda i njihova prostorna distribucija na teritoriji Republike Srbije


160

5.1. ZEMLJOTRESI

U svetu postoje područja koja su podložna dejstvu jakih zemljotresa, tako da milioni ljudi žive u strahu od katastrofa koje nastaju usled zemljotresa.

Rizici usled zemljotresa su mnogobrojni i najveći su na urbanim područjima. Vrlo brzo, u par sekundi, može doći do uništavanja čitavih gradova sa velikim brojem ljudskih žrtava i ogromnom materijalnom štetom. Ljudske žrtve nisu direktna posledica pojave zemljotresa već nastaju kao posledica razaranja objekata u kojima ljudi žive, rade ili se nalaze u njihovoj neposrednoj blizini.

U prošlom veku od razornih zemljotresa je poginulo više od milion ljudi, dok se strahuje da će u 21. veku taj broj biti mnogo veći. Inače, broj zemljotresa, na godišnjem nivou iznosi oko stotine hiljada, ali samo mali deo njih izaziva katastrofalna razaranja. Da bi se mogao razumeti rizik koji nastaje sa pojavom zemljotresa i da bi se mogli pronaći načini upravljanja tim rizicima, neophodno je poznavati uzroke nastanka zemljotresa, posedovati bazu podataka o njihovoj učestalosti i njihovom intenzitetu (snazi).

Zemljotrese proučava posebna nauka seizmologija. Interes za stalnim praćenjem i proučavanjem zemljotresa ima veliki humani značaj, pošto zemljotresi spadaju u red najopasnijih prirodnih pojava.

Zemljotresi (potresi, trusovi) su podzemni udari i kolebanja površine Zemlje, izazvani uglavnom tektonskim procesima. Jednostavno se može reći da su zemljotresi iznenadna eksplozivna oslobađanja ogromnih pritisaka koji se nakupljaju u zemljinoj kori. Da bi se razumeli pritisci koji nastaju u zemljinoj kori mora se poći od analize litosfere kao i položaja velikih tektonskih ploča. Po teoriji, koja je trenutno priznata od gotovo svih naučnika koji se bave izučavanjem ove materije, tektonika ploča, omotač najbliži površini zemlje se sastoji od dva sloja: litosfere, koja se sastoji od kore i očvrsnutog spoljnog sloja Zemljinog omotača (slika 5.3). Litosfera (od grčke reči - lito koja znači kamenit i sfera - omotač) predstavlja čvrsti omotač planete. Litosfera je razlomljena (izdeljena) na tzv. litosferne ploče (tektonske ploče).

Slika 5.3 – Slojevi zemlje

Zemljin omotač je površina koja stalno menja oblik tokom stotina miliona godina. Kontinenti su se formirali i nestajali, migrirali i povremeno se spajali i formirali superkontinent. Pre oko 750 miliona godina najstariji poznati superkontinent Rodina počeo je da se deli na kontinente, koji su se opet pre oko 600-540 miliona godina prekombinovali i spojili u drugi superkontinent Panotiju, da bi


161

konačno formirali Pangeu koja se raspala pre oko 180 miliona godina na kontinente u obliku koji danas poznajemo (slika 5.4).

Slika 5.4 – Izgled kontinenata u toku razvoja Zemlje

Ispod litosfere se nalazi astenosfera, koja predstavlja unutrašnji sloj omotača. Astenosfera se ponaša kao superzagrejana i ekstremno viskozna tečnost. Litosfera u suštini pluta po astenosferi i razlomljena je na tektonske ploče. Postoje dve vrste ploča: okeanske (npr. Tihookeanska) i kontinentalne (npr. Evroazijska). (Tabela 5.2.)

Tabela 5.2 - Tektonske ploče i njihov položaj

Ime ploče Površina

106 km² Kontinent

Tihookeanska ploča 103.3 Tihi okean

Severnoamerička ploča 75.9 Severna Amerika i severoistočni Sibir

Evroazijska ploča 67.8 Evropa i Azija

Afrička ploča 61,3 Afrika

Antarktička ploča 60.9 Antarktik

Indo-australijska ploča 47.2 Australija i Indija

Južnoamerička ploča 43.6 Južna Amerika

Ove ploče su segmenti koji se kreću jedan u odnosu na drugi i pri tome mogu formirati neku od sledećih granica tektonskih ploča: granicu razmicanja (divergentnu), granicu primicanja (konvergentnu), i granicu klizanja (transformnu) (slika 5.5).

Konvergentni dodir (destruktivni), zvan i aktivni obod, nastaje na mestima gde se dve ploče sudaraju obično praveći subduktivnu zonu (ako jedna ploča podranja pod drugu) ili kontinentalnu koliziju (ako obe ploče sadrže kontinentalne stene). Duboki podmorski rovovi su obično povezani sa subduktivnim zonama. Subduktivna masa sadrži mnoge hidratne minerale.


162

Slika 5.5 - Granice pomeranja tektonskih ploča

Pri zagrevanju ovi minerali oslobađaju svoju vodu koja onda uzrokuje topljenje omotača. Tako nastaje vulkanizam, npr. planinski venac Andi u Južnoj Americi, i japanski ostrvski luk. Divergentni dodir (konstruktivni) nastaje na mestima međusobnog razilaženja dveju ploča. Srednjeokeanske brazde kao npr. Srednjoatlantska, te aktivni tektonski rovovi kao npr. Great Rift dolina u Africi, su primeri divergentnih dodira (slika 5.6).

Slika 5.6 - Great Rift dolina u Africi.

Transformni dodir (konzervacijski) nastaje na mestima međusobnog proklizavanja ploča duž transformnih raseda. Relativno kretanje dveju ploča može biti sinistralno (leva strana prema posmatraču) ili dekstralno (desna strana prema posmatraču). San Andreas rased u Kaliforniji (slika 5.7) i Sarajevski rased su primeri transformnog dodira s dekstralnim kretanjem.

Slika 5.7- San Andreas rased u Kaliforniji


163

Pored navedenih ploča, postoji još mnogo drugih manjih ploča koje su nastale interakcijom većih. Manje i mikro ploče se nalaze na spojevima većih ploča i predeo čine trusnijim nego inače (slika 5.8). Svaki kontinent ima svoje tektonske ploče i manje ploče koje ulaze u sastav većih. Tektonske ploče se dele na primarne, sekundarne i tercijarne.

Slika 5.8 - Manje i mikro ploče na spojevima većih ploča

Tektonske ploče se stalno ali vrlo polako pomiču. Pomaknu se za oko 5 cm godišnje zbog procesa koji se odvijaju u samom omotaču. Pomicanje ploča stvara veliki pritisak duž njihovih rubnih delova i svako mesto na kojima se sastaju ploče predstavlja centar potresa. Poznato je 12 glavnih centara potresa na površini zemlje. S vremenom rubovi gde se tektonske ploče sudaraju deformišu se i pucaju stvarajući pukotine – prekide sloja (slika 5.9)

Slika 5.9 - Mesta na Zemlji gde se tektonske ploče najčešće sudaraju

Postepeno, sa povećanjem pritiska, dolazi do kritične tačke kada stene s obe strane prekida sloja klizaju i zauzimaju novi položaj. Klizanjem ploča i njihovim trenjem formiraju se vibracije čiji se talas prenosi i dovodi do podrhtavanja tla. Što je veća dodirna površina ploča koje su u kontaktu to je i energija trenja veća, a samim tim i dolazi do formiranja jačeg potresa.


164

Pod dejstvom pritiska u nekoj homogenoj sredini, kada deformacija prevaziđe vrednosti modula elastičnosti, započeće mehanički lom, odnosno stvoriće se neelastična deformacija sredine. Ovaj mehanički udar pruzrokovaće elastično oscilovanje čestica šire sredine, odnosno elastične deformacije sredine će se širiti putem tako stvorenih seizmičkih talasa. Taj seizmički talas može biti dvojak, zavisno od načina prostiranja kroz unutrašnjost sredine: zapreminski, koji se prostiru kroz celu zemljinu unutrašnjost i površinski, koji se prostiru samo po slobodnoj površi sredine.

Tabela 5.3 - Tipične, srednje vrednosti konstanti elastičnosti, gustine i Poasonovog koeficijenta i brzine seizmičkih talasa za neke izabrane materijale i stene:

Materijal - stena Zapreminski

modul (109Pa)

Modul smicanja (109Pa)

Gustina (kg/m3)

Poasonov koeficijent

*ʋ (km/s) ʋs (km/s) ʋp/ ʋs

Vazduh 0,0001 0 1,0 0,5 0,32 0 -

Voda 2,2 0 1.000 0,5 1,5 0 -

Led 3,0 4,9 920 -0,034 3,2 2,3 1,39

Peščar 24 17 2.500 0,21 4,3 2,6 1,65

Krečnjak 38 22 2.700 0,19 4,7 2,9 1,62

Granit 56 34 2.610 0,25 6,2 3,6 1,73

Bazalt 71 38 2.940 0,28 6,4 3,6 1,80

* (ʋ označava brzinu seizmičkih talasa)

Tektonskim lomom stene kod tektonske vrste zemljotresa (ili prodorom magme u vulkanskom grotlu) koji zapravo predstavlja neelastičnu deformaciju u zoni samog žarišta zemljotresa, započinje proces oslobađanja i prenošenja seizmičke energije u obliku seizmičkih talasa, koji zapravo predstavljaju elastičnu deformaciju te sredine. Način oscilovanja čestica sredine u kojoj je započeo lom i kroz koju se talas prostire, je vrlo kompleksan, ali se može podeliti na dva dela, odnosno seizmički talas se može razlikovati kao zapreminski, koji se prostire kroz celu zemljinu unutrašnjost i površinski, koji se prostire samo po slobodnoj zemljinoj površi (slika 5.10).

Zapreminski talasi se dele na dve podvrste - longitudinalni i transverzalni (slika 5.11). Longitudinalni talasi imaju za oko 73 % veću brzinu prostiranja od transverzalnih. Ovi talasi se često nazivaju primarnim talasima i označavaju indeksom P, dok se transverzalni talasi nazivaju i sekundarnim i označavaju indeksom S. Oba ova tipa zapreminskih talasa uzrokuju da čestice u posmatranom telu osciluju oko njihovog ravnotežnog položaja, ali su karakteri tih oscilovanja različiti. Pod dejstvom longitudinalnih talasa, čestice sredine osciluju u pravcu prostiranja talasa, analogno akustičnim oscilacijama. Kod transverzalnih talasa, čestice sredine osciluju u ravni upravnoj na pravac prostiranja talasa, analogno prostiranju svetlosti ili elektromagnetnih talasa. Zahvaljujući ovim osobinama, longitudinalni talasi prilikom prostiranja kroz materiju menjaju njen oblik i zapreminu, a time i gustinu, dok prilikom prolaska transverzalnih talasa ne dolazi do promene zapremine materije, već se jedino menja njen oblik.


165

Slika 5.10 - Način oscilovanja čestica sredine

Slika 5.11 - Osnovni tipovi seizmičkih talasa i njihov način prostiranja: zapreminski P

(longitudinalni) i S (transverzalni)

Za nekoliko sekundi, koliko obično traje zemljotres, može biti potpuno izmenjen reljef nekog područja, može biti izmenjen odnos kopna i mora (odnos vode uopšte) i ugrožena i/ili uništena čitava materijalna dobra zahvaćene oblasti, kao i stotine hiljada ljudskih života. Sem toga, zemljotres izaziva trajne psihološke traume na stanovništvo i predstavlja veliku opasnost po životnu sredinu, dovode do brojnih oštećenja i rušenja stambenih i javnih objekata, a kod katastrofalnih potresa javljaju se klizišta, odroni, nastaju velike topografske promene (izmene reljefa, toka reka, brojne pukotine i sl.).

Tačka na zemljinoj površini iznad mesta novonastale deformacije i pucanja, predstavlja epicentar zemljotresa (slika 5.12).

Kada se zemljotres formira putuje duž čitave linije prekida sloja i oslobađa se pritisak između ploča. Što je prekid sloja duži, potres je većeg inzentiteta. Sam proces pripreme zemljotresa traje dosta dugo, a zavisi od jačine zemljotresa koji će biti generisan. Tako na primer, zemljotres sa magnitudom 7 biće praćen pojavom


166

raznih fenomena, odnosno predznaka zemljotresa u periodu od par godina pre njegovog događanja.

Slika 5.12 - Epicentar zemljotresa

Istovremeno, prateći fenomeni su, veoma brojni, ali se, na žalost, ne manifestuju po nekom standardnom obrascu. Naime, izvesni fenomeni u nekim slučajevima su vrlo naglašeni, dok su u drugim njihove pojave minorne ili sasvim izostaju. Ovakvo ponašanje prekursora jakih zemljotresa obavezuje istraživače da istovremeno osmatraju što veći broj takvih fenomena i da iz njihove manifestacije tokom vremena, pokušavaju da izvedu kratkoročnu prognozu sledećeg jakog zemljotresa u regionu.

Razlozi manifestacije raznih geofizičkih i geoloških fenomena u fazi pripreme zemljotresa vezani su za proces akumuliranja naponskog polja, najčešće kao posledice bočnih tektonskih pritisaka u zemljinoj kori. Od brojnih prekursora zemljotresa, pomenimo samo one najznačajnije i najčešće osmotrene u praksi:

Promena brzine seizmičkih talasa u zemljinoj kori, zbog izmene gustine stenskih masa - usled promene unutrašnje strukture stena,

Smanjenje električne otpornosti tla - zbog pojave mikropukotina u stenama,promene poroznosti tla, sadržaja vode i sl.,

Fluktuacija gravitacionog i geomagnetskog polja u regionu - zbog promene gustine stena i drugih fizičkih svojstava u fazi pripreme zemljotresa,

Pojava „rojeva“ manjih i većih zemljotresa u periodu od nekoliko dana pre glavnog zemljotresa,

Emisija elektromagnetskih zračenja u širokom dijapazonu frekvencija u široj zoni žarišta budućeg velikog zemljotresa,

Pojava impulsivnih tokova podzemnih (tzv. telurskih) električnih struja u tlu,

Pojava spontanog naelektrisanja i pražnjenja elektriciteta iz tla u obliku svetlosnog isijavanja (vidljivog tokom noći),

Povećana emanacija (oslobađanje) gasa radona iz tla i vode, Nagle promene nivoa podzemne vode (oscilovanje vode u bunarima,

promena izdašnosti izvora i sl.), Lagano izdizanje ili spuštanje delova tla u zoni budućeg raseda

(epicentralno područje), male promene nagiba terena, Termičke anomalije zemljine kore na površinama većih razmera,

registrovane uporednim satelitskim osmatranjem itd.


167

Sve pomenute prekursore zemljotresa možemo svrstati u dve osnovne grupe: seizmički fenomeni i fenomeni promene fizičkih polja (geofizički i geološki).

Od seizmičkih prekursora uočeno je nekoliko različitih tipova, od kojih ćemo navesti samo dva najznačajnija.

Kao indikator snažnih zemljotresa, gotovo redovno, javlja se čitav „roj“ slabijih zemljotresa, čija učestanost raste sa približavanjem trenutka nastanka glavnog zemljotresa. Često je karakteristično da neposredno pre glavnog zemljotresa dolazi do kratkotrajnog „zatišja“, odnosno odsustvovanja slabijih zemljotresa, nakon čega sledi glavni zemljotres. Nakon toga, redovno se razvija novi „roj“ slabijih zemljotresa, čija su učestanost, vreme trajanja te aktivnosti i veličine magnituda naknadnih zemljotresa, direktno proporcionalni magnitudi glavnog zemljotresa.

Drugi oblik seizmičkih prekursora javlja se u vidu promene brzine zapreminskih seizmičkih talasa. Naime, u fazi pripreme velikih zemljotresa, u zoni akumuliranja napona u Zemljinoj kori, primećeno je fluktuiranje odnosa brzine longitudinalnih i transverzalnih talasa koji dostiže izražen minimum neposredno pre pojave glavnog zemljotresa.

Od geofizičkih prekursora, često se pre pojave snažnih zemljotresa registruju značajna variranja geomagnetskog i gravitacionog polja u širem regionu žarišta zemljotresa, što se, takođe može tumačiti kao posledica promene naponskog stanja i gustine stena usled velikih bočnih pritisaka.

Merenje karakteristika prirodnog električnog toka u tlu (telurska struja) između nepolarizirajućih elektroda (postavljenih obično na međusobnom rastojanju od 100-200 m) uočene su impulsivne promene prirodnog elektičnog potencijala neposredno pre pojave većih zemljotresa.

Utvrđeno je da ovaj fenomen nije samo lokalno manifestovan, već se registruje (sa manjim intenzitetom) i na većim rastojanjima od žarišta zemljotresa u fazi njegove pripreme. Višegodišnjim istraživanjem na nizu stanica posebne telemetrijske mreže u Grčkoj, prikupljen je veliki broj značajnih podataka o svojstvima ovog fenomena. Na osnovu tih rezultata sada se vrše pokušaji uspostavljanja odgovarajućih matematičkih modela, koji bi omogućili prognoziranje vremena, lokacije i veličine budućih snažnih zemljotresa.

Intenzivna naprezanja stena u zoni pripreme zemljotresa, često rezultiraju i emitovanjem elektromagnetskih talasa vrlo različitih talasnih dužina. U većem broju istraživačkih centara registrovano je više slučajeva snažnih emisija radio-talasa srednje-talasnog opsega, na nekoliko časova pre pojave glavnog zemljotresa.

Kada se govori o „prognozi zemljotresa” obično se misli na tzv. kratkoročnu prognozu, koja treba da izrazi vrime, mesto i jačinu (magnitudu) budućeg zemljotresa. Vreme ove pojave kod kratkoročne prognoze treba da bude definsano sa tačnošću reda veličine jednog dana. Kratkoročna prognoza još uvek nije zaživela u rutinskom obliku, ali se brojne seizmološke istraživačke institucije širom Sveta intenzivno bave ovom problematikom - još uvek u eksperimentalnom obliku. Praktično jedini uspešno kratkoročno prognoziran katastrofalni zemljotres (po intenzitetu, ali ne i po efektima) do danas, je tzv. Haicheng (Hajčeng) zemljotres u Kini (Adams, 1976), koji se dogodio 4. februara 1975. godine u Liaoning


168

provinciji, sa magnitudom 7,3 i površinskim intenzitetom IX-X stepeni MCS skale. Tom prilikom, zahvaljujući uspešnoj i pravovremenoj prognozi ovog zemljotresa od strane kineskih stručnjaka, evakuacijom celog regiona, spašeno je preko 100.000 ljudskih života (po nekim izveštajima čak oko 400.000). Međutim, nažalost, već naredne godine (1976.) u susednoj provinciji Tangshan, potpuno nenajavljeno dogodio se još razorniji zemljotres (sa magnitudom 7,6) i odneo preko 250.000 ljudskih života (po nekim izveštajima oko 600.000), što govori koliko je prognoza ovog fenomena istovremeno složen i odgovoran zadatak.

Pored kratkoročne, razlikujemo i tzv. dugoročnu i srednjeročnu prognozu zemljotresa. Dugoročnom prognozom se definiše potencijalna oblast i povratni period (statistički period ponovnog događanja) jačih, razornih i katastrofalnih zemljotresa u većem regionu. Ovaj oblik prognoze se najčesće izražava seizmološkim kartama koje prikazuju zone različitog stepena intenziteta zemljotresa, koji će se u narednom periodu vremena (obično od 50, 100 i više godina) dogoditi na tom prostoru, sa određenom dozom verovatnoće realizacije te prognoze (obično 70 %).

Srednjeročna prognoza je vezana za manje teritorije - kao što su zone tektonskih raseda u kojima se očekuje pojava velikih zemljotresa, a vreme prognoziranog zemljotresa se izražava sa tačnošću reda veličine godine (ili decenije). Sve vrste prognoze zemljotresa moraju biti rezultat kompleksnih multidisciplinarnih studija, pa je zato ova vrsta istraživanja vrlo skupa. Na širem području Balkana do sada nije finansiran praktično nijedan projekt usmeren na prognozu zemljotresa, izuzimajući višegodišnji projekat „VAN” u Grčkoj, baziran na praćenju pojava telurskih struja u seizmogenim zonama. U Turskoj upravo započinje realizacija kompleksnog naučnog projekta nazvanog „ELECTRA”, sa ciljem multidisciplinarnog posmatranja i izučavanja niza fizičkih fenomena - prekursora zemljotresa. Da bi kratkoročna prognoza zemljotresa bila naučno utemeljena, neophodno je prethodno izvesti dugoročnu prognozu u širokoj oblasti, zatim izdvojiti potencijalno seizmički najopasniji region, utvrditi relevantne tektonske strukture kao kandidate za generisanje sledećeg jakog zemljotresa i dalja, praktična, terenska istraživanja i osmatranja, usmeriti na taj prostor.

Intenzitet zemljotresa inače (I) odražava rušilački efekat zemljotresa na površini Zemlje; da bi se numerički izrazio površinski efekat zemljotresa, danas se u svetu koristi nekoliko skala (lat. scala – podela na stepene):

kineska skala od 12 stepeni; japanska skala od 7 stepeni; nova seizmička MSK – 64 skala; kod nas je u upotrebi MSC skala

(Merkali – Kankani – Zibergova skala) od 12 stepeni (skraćeno: Merkalijeva skala od 1 – 120).

Obavljajući grafičku i numeričku obradu podataka o seriji zemljotresa u Kaliforniji, (registrovanih na horizontalnom torzionom seizmometru tipa Wood – Anderson /Vud– Anderson/, sa maksimalnim uvećanjem od 2.800 puta i sopstvenim periodom klatna 0.8 s) Richter je uočio međusobnu korelaciju funkcionalne zavisnosti maksimalnih amplituda transverzalnih seizmičkih talasa registrovanih kod različitih zemljotresa (slika 4.12). Naime, Richter je tzv. lokalnu


169

magnitudu (ML) zemljotresa (za lokalne i bliske zemljotrese) izrazio preko maksimalne registrovane amplitude seizmičkog talasa (A) na Wood - Andersonovom seizmografu, koja je normirana ekvivalentnom (kalibracionom) amplitudom (A0), a koju bi proizveo zemljotres nulte magnitude (ML = 0) na istom epicentralnom rastojanju

0

logA

AM L

(5.1)

Naime, A0 je generalizovana funkcionalna zavisnost amplitude od epicentralnog rastojanja, koja je izvedena tako da za epicentralno rastojanje od 100 km, tzv. zemljotres nulte magnitude rezultira ekvivalentnom maksimalnom amplitudom od 1µm na Wood – Andersonovom standardnom seizmografu.

Dakle, magnituda je definisana kao relativna mera oslobođene energije u žarištu zemljotresa i predstavlja neimenovan broj. Izražava se magnitudnom skalom Rihtera (od 1935. godine) koja ima deset stepeni (Rihterova skala) (tabela 5.4). Svakim narednim brojem jačina se povećava 10 puta. Npr. jačina od 5,5 stepeni snažnija je od jačine nuklearne bombe bačene na Hirošimu. Potres jačine 9,5 stepeni po Rihteru 100.000 puta je snažnija od 5,5 stepeni. Tako veliki zemljotres više od 1.000.000 puta je snažniji od nuklearne bombe koja je bačena na Hirošimu. Rihterovu i MCS skalu treba dobro razlikovati i ne treba ih upoređivati. Mercalli-Cancani-Siebergova skala (MCS skala) (tabela 5.5) češće nazivana samo kao Merkalijeva skala, definiše pojave i promene koje potresi izazivaju kod ljudi i životinja uz ocenu veličine štete na objektima i sagledavanje promena u prirodi kao posledice potresa.

Tabela 5.4 - Rihterova skala

Rihterove magnitude Opis potresa Efekti delovanja potresa Učestalost pojave

Ispod 2.0 Mikro Mikropotresi, ne osećaju se. Oko 8.000 po danu

2.0-2.9 Ne osete se, ali beleže ga seizmografi. Oko 1.000 po danu

3.0-3.9 Manji

Često se osete, ali retko uzrokuju štetu. 49.000 godišnje (procena)

4.0-4.9 Lagani Osetna podrhtavanja u kućama, zvuci trešenje. Značajnija oštećenja se retka. 6.200 godišnje (procena)

5.0-5.9 Umereni Uzrokuje štetu na slabijim građevinama u ruralnim regijama, moguća manja šteta kod modernih zgrada. 800 godišnje

6.0-6.9 Jaki Može izazvati štete u naseljenim područjima 160 km od epicentra. 120 godišnje

7.0-7.9 Veliki Uzrokuje ozbiljnu štetu na velikom području. 18 godišnje

8.0-8.9 Može prouzrokovati veliku štetu i na hiljadu kilometara od epicentra. 1 godišnje

9.0-9.9

Razarajući Katastrofalni potres koji uništava većinu objekata u

krugu od nekoliko hiljada kilometara. 1 u 20 godina

10.0+ Epski Nikada nisu zabeleženi. Ekstremno retki (nepoznati)


170

Tabela 5.5 - Merkalijeva skala

Merkalijeva skala

Stepen Naziv Kratak opis karakteristika

1. Neprimetan potres Beleže ga jedino seizmografi. 2. Jedva osetan potres Oseti se samo na gornjim spratovima visokih zgrada. 3. Lagan potres Tlo podrhtava kao kad ulicom prođe automobil.

4. Umeren potres Prozorska okna i stakleni predmeti zveče kao da je prošao težak teretni automobil.

5. Prilično jak potres Ljuljaju se slike na zidu. Samo pojedinci beže na ulicu. 6. Jak potres Slike padaju sa zida, ormari se pomeraju i prevrću. Ljudi beže na ulicu. 7. Vrlo jak potres Ruše se dimnjaci, crepovi padaju sa krova, kućni zidovi pucaju. 8. Razorni potres Slabije građene kuće se ruše, a jače građene oštećuju. Tlo puca.

9. Pustošni potres Kuće se teško oštećuju i ruše. Nastaju velike pukotine, klizišta i odroni zemlje.

10. Uništavajući potres Većina se kuća ruši do temelja, ruše se mostovi i brane. Izbija podzemna voda.

11. Katastrofalan potres Srušena je velika većina zgrada i drugih građevina. Kidaju se i ruše stene.

12. Veliki katastrofalan potres Do temelja se ruši sve što je čovek izgradio. Menja se izgled reljefa, reke menjaju korito, jezera nestaju ili nastaju.

Tragovi posledica zemljotresa mogu se naći kako u geološkoj, tako i u dalekoj prošlosti ljudskog roda. Oni odnose brojne ljudske živote i pričinjavaju ogromne materijalne štete (tabela 5.6 i slika 5.13).

Za mnoge zemljotrese postoje brojni pisani podaci i sačuvana svedočenja ljudi koji su uspeli preživeti razorne udare. Za područje Grčke postoje pisani podaci o 30 zemljotresa koji su se desili pre nove ere.

Prema podacima, u novijoj eri je bilo desetine razornih potresa, a izdvajamo neke karakteristične:

u Kini, u provinciji Šensi, 23. januara 1556. godine, sa epicentrom u gradu Sian poginulo je oko 830000 ljudi. Grad se nalazio u dolini reke Vejhe (pritoke Huajhea) usečenoj u rastresitim nanosima (pesak, mulj i les). Po kazivanju preživelih, Sian i druga naselja tonuli su u zemlju rastresenu od zemljotresa, a staništa iskopana u lesu srušila su se za nekoliko sekundi, pokopavši ljude u tim staništima. Zemljotres se dogodio u zoru, oko 5.00 sati, i većina porodica bila je u kućama, pa se tako objašnjava veliki broj žrtava;

drugi razorni zemljotres vezan za Kinu dogodio se 28. jula 1976. godine sa epicentrom u industrijskom gradu Tanšan (magnituda 8.2), 160 kilometara jugoistočno od Pekinga. Razmere rušenja i broj ljudskih žrtava bio je bez presedana u novijoj istoriji. Ceo grad je sravnjen sa zemljom, neki njegovi delovi su se spustili, a pojavio se veliki broj ogromnih pukotina. Kina nije nikada objavila zvanične podatke o ovoj katastrofi, a po podacima hongkonške štampe poginulo je 655237 ljudi.

u Lisabonu, 1755. godine, posle prvog potresa, na obalu se sručio talas visok 26 m i odneo sa sobom oko 20000 ljudi;

najstrašniji potres u Indiji, 1737. godine, u blizini današnje Kalkute je odneo oko 300000 života;

U San Francisku, aprila 1906. godine, u razornom udaru koji je trajao 3.5 minuta uništeno je oko 28000 kuća;

prvog dana septembra 1923. godine zadesio je Japan jedan od


171

najsnažnijih zemljotresa, i to gradove Tokio i Jokahamu; potpuno je uništeno 576000 zgrada i poginulo je 247000 ljudi.

Potres jačine 9,5 Rihterove skale potresao je južni Čile 1960. godine koji je uzrokovao i veliko pomicanje pri čemu je stradalo preko 2000 ljudi.

Posledice koje nastaju usled zemljotresa u gradovima, danas su izraženije zbog povećanja broja stanovnika i formiranja megagradova sa populacijom preko osam miliona ljudi u njima. Danas u svetu postoji 15 megagradova od kojih se neki nalaze na rizičnim područjima od nastanka zemljotresa (Los Anđeles, Tokio, Meksiko siti ...). Mnogi gradovi u svetu smešteni su na spojevama tektonskih ploča i izloženi su riziku od zemljotresa koji se procenjuje sa verovatnoćom oko 90%. Oko 100 miliona gradskog stanovništva suočeno je sa stalnom opasnošću od potresa. Zabeleženi potresi novijeg doba sa velikim razaranjima i brojem žrtava su:

Nikaragva, 23. decembar 1972. god., oko 10000 mrtvih; Gvatemala, 4. februar 1976. god., oko 26000 mrtvih; Meksiko, 19. septembar 1985. god., od 5000 – 35000 mrtvih; Jermenija, 7. decembar 1988. godine, oko 25000 mrtvih; Pakistan i Avganistan, 1. februar 1991. godine, blizu 1500 mrtvih; Indija, 20. oktobar 1991. god., 768 mrtvih; 30. septembar 1993. god., 7601

mrtav; Japan, 17. januar 1995. god., 6424 mrtva; Avganistan, 4. februar 1988. godine, oko 4000 mrtvih; 30. maj 1998.

godine, oko 5000 mrtvih; Iran, 21. jun 1990. god., preko 40000 mrtvih; 10. maj 1997. god., 1613

mrtvih; Turska, 17. avgust 1999. god., oko 20000 mrtvih; Salvador, 13. januar 2001. god., 500 _ 1000 mrtvih; Indonezija, Malezija, Tajland, Šri Lanka, Indija, 26. decembar 2004.

godine, sa preko 200000 mrtvih i nestalih; snažan podvodni zemljotres s epicentrom 300 kilometara zapadno od Sumatre, jačine 9.1 stepeni po Rihterovoj skali, praćen nizom nešto slabijih potresa izazvao je plimni talas (cunami) visine oko 12 metara koji je opustošio priobalna područja mnogih država i ostrvske arhipelage (Maldivi, Pi-Pi, Čaura i dr.) u području Indijskog okeana.

Tabela 5.6 - Lista najjačih zemljotresa od 1900. godine

Država/oblast Godina Rihterova skala Broj žrtava

Čile 1960 9.5 1655

Aljaska 1964 9.2 125

Indonezija/Sumatra 2004 9.1 oko 220000

Kamčatka, Rusija 1952 9.0 bez žrtava

Čile 2010 8.8 524

Kolumbija i Ekvador 1906 8.8 oko 1000

Aljaska 1965 8.7 bez žrtava

Indonezija/Sumatra 2005 8.6 1313

Aljaska 1957 8.6 bez žrtava

Indija/Asam 1950 8.6 1526


172

Slika 5.13 – Najsmrtonosniji zemljotresi od 1900. godina

Na geografskom prostoru balkana, na prostoru Srbije i njene neposredne okoline zemljotresi imaju dug period (redovnog) pojavljivanja. Pisani podaci o njima postoje od 360. godine. Po J. Mihailoviću (1947), na navedenom geografskom prostoru izdvojeno je šest glavnih trusnih oblasti: Savska, Dinarska, Alpska, Karpatsko - balkanska, Rodopska i Pindsko - šarska. Najveću učestalost potresa ima Dinarska oblast – 33%, zatim Savska – 24%, Rodopska – 19% itd. Od poznatijih trusnih katastrofa treba navesti: Skoplje 1518. god i 1963. god., Dubrovnik, 6. april 1667. god., Valandovo 1931. god., a dva zemljotresa u dva dana (27. i 28. oktobra 1969. godine) prvi intenziteta 7o MCS a drugi 8,5o MCS potresli su grad Banjaluku. Da bi se smanjio broj žrtava, kao posledica razornih zemljotresa u urbanim sredinama, uveden je strogo propisani program izgradnje zgrada otpornih na potrese. Međutim, ne postoji mogućnost da se izrade zgrade koje bi bile apsolutno otporne na jače potrese razornog karaktera. Stepen oštećenja objekata zavisi od jačine frekfencije potresa koje su uslovljen dužinom prekida sloja. Male vibracije mogu urušiti i višespratne zgrade ako su frekfencije potresa u skladu sa frekfencijom zgrade gde vibracije uslovljavaju jače trešenje nego kod susednih zgrada kod kojih vibracije nisu usklađene sa frekfencijom potresa.

Slika 5.14 - Karta seizmičkog hazarda za Srbiju


173

Zavisno od veličine i konstrukcije zgrade imaju različitu frekfenciju. Dakle, kada frekfencija potresa odgovara frekfenciji zgrade vibracije uzrokuju jače trešenje nego kod susedne zgrade (koja je drugačije konstrukcije) i ona se ruši. Razorni zemljotresi, pored rušenja zgrada, mogu dovesti indirektno i do pojave rizika koji su uslovljeni požarima, poplavama....

5.1.1. SEIZMIČKI RIZIK

Rizik od prirodnih hazarda uopšte, predstavlja nivo očekivanih gubitaka ili šteta, koji se predviđa kao posledica realizacije nekog prirodnog hazarda na određenom mestu i u određenom vremenu. Važni faktori u proceni i razumevanju rizika su:

Procena nivoa očekivanog hazarda, Ocena svih elemenata ljudske vrednosti osetljivih na realizaciju hazarda, Ocena lokacije ili pozicije elemenata vrednosti u odnosu na hazard: dok

hazard postoji i u nenaseljenim područjima isto se ne može reći i za rizik koga obavezno povezujemo sa regionima gde postoji društvena zajednica sa svojim vrednostima i

Procena povredljivosti društvene zajednice i to: fizička, socijalna i ekonomska.

U užem smislu, pod pojmom seizmički rizik obično se podrazumeva nivo mogućih gubitaka materijalnih dobara u slučaju pojave zemljotresa određenog intenziteta na određenom području. Obično se izražava relativnim brojevima (u odnosu na maksimalno mogući gubitak). Seizmički rizik (R) se matematički definiše kao konvolucija seizmičkog hazarda (H) i funkcije povredljivosti (vulnerabiliteta) objekta (V) pri dejstvu zemljotresa:

R = H · V (5.2)

Vulnerabilitet (povredljivost) objekta predstavlja zavisnost stepena štete na objektu od nivoa očekivanog seizmičkog dejstva.

Na slici 5.15 prikazan je oblik tipičnih funkcija seizmičkog rizika (u %) izraženog u zavisnosti od intenziteta zemljotresa (u EMS-98 skali) za nekoliko karakterističnih tipova objekata, kao i za objekte sa antiseizmičkom zaštitom.

Slika 5.15 – Oštećenje objekata kao funkcija seizmičkog rizika


174

5.2. CUNAMI TALASI

Termin cunami potiče iz japanskog jezika gde cu (tsu) predstavlja luku, a nami znači talas. Cunami talasi, predstavljaju vertikalno podigne velike vodene mase koje se kreće pod uticajem zemljine teže i formiraju seriju talasa na površini vode jezera, mora ili okeana koji se brzo obrušavaju na obalu. Vertikalno podizanje velikih vodenih masa nastaje kao posledica deformacije dna. U vodenom prostoru, nakon deformacije dna, dolazi do obrazovanja kružnih talasa koji se proširuju u svim smerovima i formiraju takozvane cunami talase (slika 5.16). Dakle, može se reći da je cunami izdignuta, novostvorena, viša površina vode čija vodeća ivica iznenada raste i pod uticajem pritiska vode okeana, mora ili jezera cunami talasa se potiskuje i dobija snagu. Zemljotresi, vulkanske erupcije, klizišta zemlje i udari velikih meteorita mogu da prouzrokuju deformaciju dna jezera, mora ili okeana i da indirektno izazovu cunami.

Slika 5.16. - Rasprostiranje cunami talasa

U svetu se ustalila greška da se cunami ponaša kao vetrom nošeni talasi. U stvari cunami je nova odjednom viša površina vode. Posledice cunamija se kreću od neprimetnih do katastrofalnih. Najveća šteta obično je izazvana velikom masom vode iza predvodnog fronta. Količina vode je dovoljna da dovede do poplave priobalnog područja (slika 5.17).

Slika 5.17. – Poplavni talas izazvan cunamijem

Cunami može da ostvari velike brzine i da putuje prekookeanskim distancama sa malim gubitkom energije tako da može da proizvede štetu hiljadama kilometara od mesta nastanka. Jedan cunami može da izazove seriju talasa različite


175

visine koji se nazivaju voz.

Na otvorenoj vodenoj površini, cunami talas ima veoma dug period putovanja (vreme potrebno da vrh sledećeg talasa dostigne tačku predhodnog) koji traje od nekoliko minuta do nekoliko sati i izraženu dužinu talasa koja se kreće i do nekoliko stotina kilometara (slika 5.18). Cunami talas se dosta razlikuje od vetrom stvorenih talasa koji imaju period od desetak sekundi i dužinu talasa od 150m.

Slika 5.18 - Vreme putovanja cinami talasa

Vreme putovanja cunami talasa se može izraziti kao:

Hg , (5.3)

gde je: g - ubrzanje sile zemljine teže m/s2, H – dubina mora

Talas preko otvorene slobodne površine, putuje brzinom od 500 do 1000 km/h. Kako se približava obali postaje sve brži i strmiji, a visina talasa veća. Dok osoba na površini vode verovatno ne bi primetila cunami, talas može da dostigne visinu od 30 ili više metara približavajući se obali. Cunami se deli u tri grupe zavisno od dubine: duboke, srednje i plitke vode. Kao posebnu kategoriju možemo uzeti megacunamije.

Megacunami je neformalan termin korišćen u medijima i kod naučnika za veoma veliki cunami od 40 do 100 m visine. Megacunami i cunami veže samo ime. Nemaju ni isti uzrok nastanka. Dok cunami nastaje seizmičkim aktivnostima u zemljinoj kori, megacunami je posledica veoma velikog klizišta zemlje ili udara meteorita o površinu vode pri čemu se voda ne može širiti u svim smerovima.

Hipotezu o megacunamijima je prvi začeo geolog koji je na Aljasci tragao za naftom 1953. Posmatrao je evidencije o veoma velikim talasima u obližnjem morskom rukavcu. Ovo je ledom okruženi rukavac dubine 220 m sa ulazom od jedva 10m širokim. Zemljotres magnitude 7.7 stepeni Rihterove skale 10. jula prouzrokovao je klizište u zalivu koje je dovelo do pojave megacnamija koji je obarao drvece 524 m iznad normalnog nivoa mora.Vulkanska ostrva takođe mogu da prouzrokuju megacunami koji bi pogodio druga ostrva u istom lancu, zato što su ona strukturalno gledano nestabilne gomile slobodno nagomilanog materijala nakon erupcije. Evidencije o velikim klizištima tla su pronađene u formi podvodnih ruševina prepunih materijala koji je dospeo u okean tokom erupcije. U nekoliko poslednjih godina pronađeno je pet ovakvih ruševina u okolini Havajskih ostrva.

Pojava cunamija veže se za pojavu zemljotresa pa su neki od najvećih cunamija nastali nakon zemljotresa.


176

Cunami sa najvećim posledicama ikada zabeleženim, dogodio se 26. decembra 2004. godine na seizmički vrlo aktivnom području na jugoistoku Azije u Indoneziji. Nastao je zbog iznenadnog, energičnog klizanja duž 1200 km duge pukotine na dnu Indijskog okeana i proizveo zemljotres jačine od 9.1 stepena po Rihterovoj skali. Brzina talasa na otvorenom okeanu bila je oko 800 km/h. Brazda između Indije i Burme (Mjanmar) – burmanske i indijske ploče – pomakla se za samo 15 metara i izazvala najjači potres u poslednjih 40 godina.

U cilju preduzimanja preventivnih mera zaštite stanovništva priobalnih oblasti od dejstva cunamija 26 država na Pacifiku je formiralo sistem za detekciju pod nazivom Tsunami Warning System. Sistem čine senzori koji su usidreni (ankerisani) tegom od 325 kg na okeanskom dnu i prate pritisak vode. Ovi senzori (otkrivaju varijacije do jednog centimetra) šalju signal na površinu morske vode na plutajuću platformu (plutaču) koja ima GPS antenu i koja prosleđuje signal na geostacionarni satelit (GOES). Zadatak ovog satelita je da predaje podatke osmatračkim stanicama na obali koje preduzimaju preventivne mere. Zahvaljujući ovom sistemu zaštite i prvavovremenom obaveštavanju, cunami visok 30 metara koji se 1993. godine razbio o obalu Japana odneo je samo 300 života.

Documents

5. SPECIFIČNI OBLICI EKOLOŠKOG RIZIKA NASTALI DEJSTVOM ... · 5.1. ZEMLJOTRESI U svetu postoje područja koja su podložna dejstvu jakih zemljotresa, tako da milioni ljudi žive